BRPI0908520B1 - Material espumado, e, processo para preparar um material espumado - Google Patents

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Huntsman International Llc
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Abstract

material espumado, e, processo para preparar um material espumado material espumado tendo uma densidade menor do que 100 kg/m3 e compreendendo - um material de matriz composto de uma pluralidade de grupos de uréia e tendo um conteúdo de bloco duro maior do que 50% (daqui por diante chamado de matriz a); e- um material polimérico, o qual 1) não tem nenhum grupo que seja capaz de formar um uretano, um grupo uréia ou isocianurato com um grupo isocianato, 2) é interpenetrante na referida matriz a, e 3) é um polímero tendo um peso molecular médio de mais de 500, cujo polímero é constituído pelo menos por 50% em peso de grupos oxietileno com base no peso deste polímero (daqui por diante chamado de material polimérico b); e onde a quantidade relativa de todos os ingredientes usados para fazer a referida matriz a e o referido material polimérico b, com base em peso, varia de 10:90 a 70:30 e processo para a produção de tais materiais.

Description

“MATERIAL ESPUMADO, E, PROCESSO PARA PREPARAR UM MATERIAL ESPUMADO”
A invenção atual refere-se a materiais espumados constituídos por uma matriz tendo um teor de bloco duro maior do que 50%, o material espumado tendo uma densidade menor do que 100 kg/m3 que é compreendendo uma pluralidade de grupos uréia.
Tradicionalmente, as espumas de poliuretano de baixa densidade são preparadas pela reação de um poli-isocianato e um poliol na presença de um agente de sopro, que com freqüência, é água.
Para se obter as propriedades corretas de tais espumas, uma seleção apropriada de tipos e pluralidade de polióis, tensoativos, reticuladores e catalisadores é uma parte importante do processo. Geralmente, deve ser utilizada uma combinação de catalisadores. Estes catalisadores são referidos na técnica como catalisadores de geleificação, de sopro e de isocianurato; ver Polyurethanes Book by D. Randall and S. Lee, 2002, Wiley and Sons, p. 137-150.. O primeiro tipo aumenta a formação do uretano enquanto que o segundo promove a reação entre o isocianato e a água. Além disso, a pluralidade de água e o índice são críticos. A falha em obter- se o balanço adequado poderá resultar no colapso da espuma, na fervura da espuma, cura insuficiente, aquecimento excessivo e mesmo, fogo. O aquecimento excessivo pode levar à perda de cor, deterioração de propriedades e à formação de compostos tóxicos, potencialmente perigosos.
A produção de espumas de poliuretano de baixa densidade evitando-se estes problemas poderia ser feita através da utilização de prepolímeros. Exemplo são as EP 392788, EP 547765 e a EP 707607. No entanto, em todos estes casos podem ser feitas melhorias adicionais. Em todos estes casos é consumida uma pluralidade considerável de isocianato na reação com polióis e não utilizada na reação de sopro. A produção adicional de tais prepolímeros é um processo complexo e dispendioso. O uso destes prepolímeros é inconveniente, por causa dos problemas de viscosidade e proporção de mistura.
Em um artigo recente por Harry Chen et al. apresentado na CPI Technical Conference, Flórida, USA, em 24 - 26 de setembro de 2007, foram produzidas espumas semi-flexíveis de MDI tendo uma densidade muito baixa, sem polióis, através da reação de poli-isocianato e água, na presença de dois aditivos não reativos. Os aditivos se comportam como plastificante que amacia a matriz polimérica dura e produz flexibilidade nas espumas. Chen não apresenta a natureza química dos aditivos.
Com surpresa, a invenção atual permite a produção de espumas tendo uma densidade muito baixa, sem aquecimento excessivo e sem a necessidade de um balanço cuidadoso de componentes e de tipos de catalisador, e com um mínimo de tipos diferentes de ingredientes, e com boas propriedades, como propriedades acústicas, de isolamento, baixas emissões, resultando entre outras, em menos formação de neblina, e boa estabilidade térmica, juntamente com processamento fácil.
Assim sendo, a invenção atual se refere a um material espumado tendo uma densidade menor do que 100 kg/m3, e sendo compreendendo:
- um material de matriz compreendendo uma pluralidade de grupos uréia e tendo um teor de bloco duro maior do que 50% (daqui por diante chamado de matriz A); e
- um material polimérico, o qual 1) não tem nenhum grupo que seja capaz de formar um uretano, um grupo uréia ou isocianurato com um grupo isocianato, 2) é interpenetrante na referida matriz A, e 3) é um polímero tendo um peso molecular médio maior do que 500, com o polímero sendo compreendendo cerca de 50% em peso de grupos oxietileno com base no peso deste polímero (daqui por diante chamado de material polimérico B); e onde a quantidade relativa de todos os ingredientes usados para a produção da referida matriz A e do referido material polimérico B, com base no peso, varia de 10:90 a 70:30.
Além disso, a invenção atual refere-se a um processo para a preparação do material acima, cujo processo é constituído pela reação dos ingredientes para a produção da matriz A acima, na presença do material polimérico B acima, onde a quantidade relativa de ingredientes para a produção da matriz A e do material polimérico B acima, com base no peso, varia de 10:90 a 70:30.
Alguns dos materiais poliméricos B foram apresentados como tal e podem ter sido propostos como plastificantes em materiais de poliuretano; ver, por exemplo, US 6503980, US 6384130, US 6355721, US 6218462, US 4824888, EP 1104775, EP 1108735, EP 1217021 e Poluurethane Industry 2006, 21 (2): 1-3 ou em outras solicitações; ver, por exemplo, a US 4261845, US 4255203, WO 03/048223, US 2002/0123641 e US 5525654.
Descrições relacionadas com materiais de poliuretano tendo um teor de bloco duro elevado são as EP 912623, WO 02/10249, WO 04/111101, WO 07/042411 e WO 07/096216; os materiais descritos têm uma densidade bastante elevada.
No contexto da invenção atual, os seguintes termos têm os seguintes significados:
1) índice de isocianato ou índice de NCO ou índice:
a relação entre os grupos NCO e os átomos de hidrogênio reativo de isocianato presentes em uma formulação, dados como uma percentagem:
[NCO] x 100 (%).
[hidrogênio ativo]
Em outras palavras, o índice NCO expressa a percentagem de isocianato realmente utilizada em uma formulação, com relação à quantidade de isocianato teoricamente requerida para a reação com a quantidade de hidrogênio reativo a isocianato usado na formulação.
Deve-se observar que o índice de isocianato, conforme utilizado aqui, é considerado, do ponto de vista do processo real de polimerização de preparação do material envolvendo o ingrediente isocianato e os ingredientes reativos a isocianato. Quaisquer grupos isocianato consumidos em uma etapa preliminar para produzir poli-isocianatos modificados (incluindo esses derivados de isocianato referidos na técnica como prepolímeros) ou qualquer hidrogênio ativo consumido em uma etapa preliminar (por exemplo reagido com isocianato para produzir polióis ou poliaminas modificados) não são levados em consideração no cálculo do índice de isocianato. Somente os grupos livres de isocianato e os hidrogênios livres reativos a isocianato (incluindo aqueles da água) presentes no estágio real de polimerização, são levados em consideração.
2) A expressão átomos de hidrogênio reativos a isocianato utilizada aqui para fins de cálculo do índice de isocianato refere-se ao total de átomos de hidrogênio ativo nos grupos hidroxila e amina presentes nas composições reativas; isto significa que para fins de cálculo do índice isocianato no processo atual de polimerização considera-se que um grupo hidroxila é compreendendo um hidrogênio reativo, um grupo de amina primária é considerado como sendo compreendendo um hidrogênio reativo e uma molécula de água é considerada como sendo constituída por dois hidrogênios ativos.
3) Sistema de reação: uma combinação de componentes, onde os poli-isocianatos são mantidos em um ou mais recipientes separados dos componentes reativos a isocianato.
4) O termo funcionalidade média de hidroxila nominal (ou abreviadamente funcionalidade) é utilizado aqui para indicar a funcionalidade média numérica (número de grupos hidroxila por molécula) do poliol ou da composição de poliol considerando-se que este é a funcionalidade média numérica (número de átomos de hidrogênio ativo por molécula) do iniciador usado na sua preparação, apesar de, na prática, com freqüência, ele será algo menor por causa de alguma insaturação terminal.
) A palavra média refere-se à média numérica, a não ser que seja indicado de outra forma.
6) O termo teor de bloco duro refere-se a 100 vezes a relação entre a quantidade (em pep) de poli-isocianato + materiais reativos a isocianato tendo um peso molecular de 500 ou menos (onde os polióis tendo um peso molecular maior do que 500 incorporados nos poli-isocianatos não são levados em consideração) e a quantidade (em pep) de todo o poliisocianato + todos os materiais reativos a isocianato usados na produção da matriz. Neste cálculo, a quantidade do material polimérico B usada não é levada em consideração.
O teor de bloco duro da matriz A, de preferência, é pelo menos 75%, mais de preferência, pelo menos 90%, e mais de preferência, 100%.
7) Densidade: é a densidade geral medida de acordo com a ISO 845.
O material polimérico B é um material que não tem nenhum grupo que seja capaz de formar um uretano, um grupo uréia ou isocianurato com um grupo isocianato. Além disso, este material polimérico B tem um peso molecular médio maior do que 500, e de preferência, maior do que 500 a 12.000, e mais de preferência, de 800 - 6000. Além disso, esse material polimérico é constituído pelo menos por 50% em peso de grupos oxietileno com base no peso deste material polimérico B.
O material polimérico B poderá ser feito pela reação de um poli-isocianato com um índice de 100 - 250 com um polímero tendo um peso molecular médio maior do que 500, cujo polímero é constituído pelo menos por 50% em peso de grupos oxietileno com base no peso deste polímero, e cujo polímero tem um grupo reativo a isocianato. O poli-isocianato para a produção deste material polimérico B poderá ser escolhido de poli-isocianatos alifáticos, e de preferência, aromáticos. Os poli-isocianatos alifáticos preferidos são hexametileno diisocianato, isoforona diisocianato, metileno dicicloexil diisocianato e cicloexano diisocianato, e os poli-isocianatos aromáticos preferidos são tolueno diisocianato, naftaleno diisocianato, tetrametilxileno diisocianato, fenileno diisocianato, tolidina diisocianato e metileno difenil diisocianato (MDI) e composições de poli-isocianato constituídas de metileno difenil diisocianato (como o assim chamado MDI polimérico, MDI bruto, MDI modificado por uretonimina e prepolímeros tendo grupos isocianato livres feitos a partir de MDI e poli-isocianatos que constituem MDI). O MDI e as composições de poli-isocianato constituídas de MDI são mais preferidas, e especialmente aquelas de 1) um difenilmetano diisocianato constituído pelo menos por 35%, de preferência, pelo menos 60%, e mais de preferência, pelo menos 85% em peso de 4,4'- difenilmetano diisocianato (4,4'-MDI); 2) Uma variante de poli-isocianato 1) modificada por carbodiimida e/ou uretonimina, a variante tendo um valor NCO de 20% em peso ou mais; 3) uma variante de poli-isocianato 1) modificada com uretano, a variante tendo um valor NCO de 20% em peso ou mais, e sendo o produto da reação de um excesso de poli-isocianato 1) e de um poliol tendo uma funcionalidade hidroxila nominal média de 2 -4 e um peso molecular médio no máximo de 1000; 4) um difenilmetano diisocianato compreendendo homólogos compostos por três ou mais grupos isocianato; e 5) misturas de quaisquer dos poli-isocianatos mencionados anteriormente. Os poli-isocianato 1) e 2) e misturas dos mesmos são os mais preferidos.
O poli-isocianato 1) é constituído pelo menos por 35% em peso de 4,4'-MDI. Tais poli-isocianatos são conhecidos na técnica e incluem 4,4'-MDI puro e misturas isoméricas de 4,4'-MDI e até 60% em peso de 2,4'MDI e 2,2'-MDI. Deve-se notar que a quantidade de 2,2'-MDI nas misturas isoméricas está em geral em um nível de impurezas que não excede a 2% em peso, o restante sendo 4,4'-MDI e 2,4'-MDI. Os poli-isocianatos como estes são conhecidos na técnica e são disponíveis comercialmente; por exemplo, Suprasec® MPR e 1306 ex Huntsman (Suprasec é uma marca registrada da Huntsman Corporation ou uma afiliada da mesma, que foi registrada em um ou mais, mas não em todos os países).
As variantes de carbodiimida e/ou uretonimina do poliisocianato 1) acima também são conhecida na técnica e são disponíveis comercialmente; por exemplo, a Suprasec® 2020, ex Huntsman. As variantes modificadas com uretano do poli-isocianato 1) acima também são conhecidas na técnica, ver, por exemplo, o ICI Polyurethanes Book by G. Woods 1990, 2a adição, páginas 32-35.
O poli-isocianato 4) é também amplamente conhecido e é disponível comercialmente. Estes poli-isocianatos, com freqüência, são chamados de MDI bruto ou MDI polimérico. Exemplos são Suprasec® 2185 e Suprasec® DNR ex Huntsman.
As misturas dos poli-isocianatos mencionados anteriormente também poderão ser utilizadas, ver, por exemplo, o ICI Polyurethanes Book by G. Woods 1990, 2a edição, páginas 32-35. Um exemplo de tal poliisocianato disponível comercialmente é o Suprasec® 2021 ex Huntsman Polyurethanes.
O polímero tendo um peso molecular médio maior do que 500, cujo polímero é constituído pelo menos por 50% em peso de grupos oxietileno com base no peso deste polímero e cujo polímero tem um grupo reativo a isocianato usado para a produção deste material polimérico B poderá ser escolhido de monoóis, monoaminas e ácidos monocarboxílicos tendo pelo menos 50% em peso de grupos oxietileno e misturas dos mesmos, de preferência, tendo um peso molecular de mais de 500 a 6000, e mais de preferência, de 800 - 3000. Tais polímeros são conhecidos e são disponíveis comercialmente; exemplos são Jeffamine® M2070, e Ml000 ex Huntsman; Jeffamine é uma marca registrada da Huntsman Corporation ou de uma afiliada da mesma, que foi registrada em um ou mais, mas não em todos os países.
São mais preferidos os monoóis de poliéter e monoaminas, especialmente, monoalquiléter polioxietileno polioxipropileno monoóis e monoaminas tendo um peso molecular médio de mais de 500 a 6000, e de preferência, de 800 - 3000, onde o teor de oxietileno é pelo menos de 50% em peso, calculado sobre o peso do monool ou monoamina e onde o grupo alquila, de preferência, tem 1-8 átomos de carbono. As monoaminas são as mais preferidas.
Um material polimérico preferido B é o produto da reação de um poli-isocianato aromático e um polímero tendo um peso molecular médio de 800 - 3000 e constituído pelo menos por 50% em peso de grupos oxietileno com base no peso deste polímero.
As quantidades relativas do poli-isocianato e do polímero tendo um grupo reativo a isocianato poderão variar, de tal forma que o índice seja 100-250, e de preferência, 100-150. O material polimérico B poderá ser preparado combinando-se e misturando-se o poli-isocianato e o polímero e deixando a mistura reagir. Estas reações são exotérmicas e não necessitam aquecimento ou catalisadores, apesar de poderem ser utilizados catalisadores, o calor podendo ser aplicado e o MDI podendo ser adicionado em uma temperatura ligeiramente elevada (por exemplo, de até 60°C) para assegurar a liquefação. Depois que a mistura da reação foi resfriada de volta para a temperatura ambiente, a reação poderá ser considerada completa. Quando a reação é conduzida com um índice de 100, são formados grupos uréia a partir dos grupos amina e dos grupos isocianato, são formados grupos uretano a partir dos grupos hidroxila e dos grupos isocianato, e são formados grupos amida a partir de ácido carboxílico e isocianato. Quando a reação é conduzida com um índice maior do que 100, o excesso de grupos isocianato deve reagir com os grupos uréia formados, levando a grupos biureto e/ou grupos uretano formados, levando a grupos alofanato e/ou grupos amida formados levando a grupos aciluréia. Esta reação, de preferência, é encorajada conduzindo-se a reação em temperatura elevada, por exemplo, 80 a 150°C, por exemplo, 30 minutos a 24h. A composição obtida contém compostos constituídos por grupos uréia e/ou uretano e/ou grupos amida e - no caso do índice ser acima de 100 - compostos constituídos por grupos biureto e/ou alofanato e/ou aciluréia, e não formam uretano, grupos uréia ou isocianurato na presença de isocianatos, polióis e poliaminas. Não é utilizado nenhum outro reagente na preparação do material polimérico B.
A matriz A é feita pela reação entre o poli-isocianato e água, em um índice de 10 -100 e de preferência, de 15 - 80, opcionalmente, na presença de um catalisador, catalisando a reação entre um poli-isocianato e água, e com um teor de bloco duro maior do que 50%.
O material espumado tendo uma densidade menor do que 100 kg/m3 é feito através da execução desta reação entre um poli-isocianato e água, na presença do material polimérico B, onde a quantidade relativa, em base de peso, dos ingredientes para a produção da referida matriz A e do referido material polimérico B varia de 10:90 a 70:30 e de preferência, de 20:80 a 60:40. Usualmente, é utilizada uma quantidade de mais de 1% em peso de água, calculado sobre o peso de poli-isocianato usado na produção da matriz A.
De preferência, a quantidade de água é 2-50 e mais de preferência, 4-30% em peso, calculado sobre o peso do poli-isocianato usado na produção da matriz A.
Na produção da matriz A, poderá ser utilizado um catalisador, e, de preferência, ele é utilizado. Se é usado um catalisador, de preferência é usado somente um catalisador. O catalisador é escolhido de catalisadores de amina terciária e de catalisadores organo-metálicos. Os catalisadores de amina terciária são preferidos; especialmente aqueles tendo, além do primeiro átomo de nitrogênio, um ou mais outros heteroátomos; e mais de preferência, tais outros heteroátomos sendo nitrogênio e/ou oxigênio, e mais de preferência, aqueles tendo heteroátomos que são ligados um com o outro, com um grupo etileno.
Exemplos de catalisadores organo-metálicos são 2etilexanoato estanoso, dialquil estanho dicarboxilatos e dialquil estanho mercaptídeos, como dibutilestanho dilaurato e dibutilestanho dilaurilmercaptídeo, e octoato de chumbo.
Exemplos de catalisadores de amina terciária são N,Ndimetiletanolamina, Ν,Ν-dimetilcicloexilamina, bis(N,Ndimetilaminoetil)éter, Ν,Ν,Ν’ ,N’ ,N-pentametildietilenotriamina, 1,4diazabiciclo [2.2.2]octano, 2-(2-dimetilaminoetoxi)-etanol, 2-(( 2dimetilaminoetoxi)-etil metil-amino)etanol, l-(bis(3-dimetilamino )propil)amino-2-propanol, N, N’,N tris(3dimetilaminopropil)hexaidrotriazina, dimorfolinodietiléter, N,Ndimetilbenzilamina, N,N,N\N,N-pentametildipropilenotriamina e N,N'dietilpiperazina.
Os catalisadores de amina terciária mais preferidos são bis(N,N-dimetilaminoetil)-éter, Ν,Ν,Ν',Ν',Ν''-pentametildietilenotriamina, 2-(2dimetilaminoetoxi)-etanol, 2-((2-dimetilaminoetoxi)etil metil-amino)-etanol e N,N'-dietil-piperazina.
Quando usado, a quantidade de catalisador geralmente estará na faixa de 0,01 a 5% em peso, calculado sobre o peso da água usada na produção da matriz A, e de preferência, de 0,02 a 2% em peso. Com ffeqüência, os catalisadores são vendidos comercialmente em solução, como no etileno glicol, dietileno glicol, propileno glicol ou dipropileno glicol em uma proporção em peso entre catalisador:solvente, por exemplo, de 70:30.
Nas quantidades acima de catalisadores, a quantidade de solvente é levada em consideração. Assim sendo, um catalisador dissolvido é também considerado como um catalisador, no contexto da invenção atual.
Na produção da matriz A, os poli-isocianatos poderão ser escolhidos de poli-isocianatos alifáticos e, de preferência, aromáticos. Poliisocianatos alifáticos preferidos são hexametileno diisocianato, isoforona diisocianato, metileno dicicloexil diisocianato e cicloexano diisocianato e os poli-isocianatos aromáticos preferidos são tolueno diisocianato, naftaleno diisocianato, tetrametilxileno diisocianato, fenileno diisocianato, tolidina diisocianato e metileno difenil diisocianato (MDI) e as composições de poliisocianato constituídas por metileno difenil diisocianato (como o assim chamado MDI polimérico, MDI bruto e MDI modificado por uretonimina). As composições de MDI e as composições de poli-isocianato constituídas por MDI são mais preferidas.
São especialmente preferidas aquelas de 1) um difenil- metano diisocianato constituído pelo menos por 35%, de preferência, pelo menos 60%, e mais de preferência, pelo menos 85% em peso de 4,4'-difenilmetano diisocianato (4,4'-MDI); 2) uma variante do poli-isocianato 1) modificada por carbodiimida e/ou uretonimina, a variante tendo um valor de NCO de 20% em peso ou mais; 3) uma variante de poli-isocianato 1) modificada com uretano, a variante tendo um valor NCO de 20% em peso ou mais, e sendo o produto da reação de um excesso do poli-isocianato 1) e de um poliol tendo uma funcionalidade hidroxila nominal média de 2-4 e um peso molecular médio no máximo de 1000; 4) um difenilmetano diisocianato compreendendo homólogos compostos por três ou mais grupos isocianato; e 5) misturas de quaisquer dos poli-isocianatos mencionados anteriormente. Os poliisocianatos 1), 2), 4) e misturas dos mesmos são especialmente preferidos, e o poli-isocianato 4) é o mais preferido.
O poli-isocianato 1) é compreendendo pelo menos 35% em peso de 4,4'-MDI. Tais poli-isocianatos são conhecidos na técnica e incluem 4,4'-MDI puro e misturas isoméricas de 4,4'-MDI e até 60% em peso de 2,4'MDI e 2,2'-MDI. Deve-se notar que a pluralidade de 2,2'-MDI nas misturas isoméricas está, em geral, em um nível de impurezas que não excede a 2% em peso, o restante sendo 4,4'-MDI e 2,4'-MDI. Poli-isocianatos como estes são conhecidos na técnica e são disponíveis comercialmente; por exemplo, Suprasec® MPR 1306 ex Huntsman (Suprasec é uma marca registrada da Huntsman Corporation ou de uma afiliada da mesma, que foi registrada em um ou mais, mas não em todos os países).
As variantes de carbodiimida e/ou uretonimina do poliisocianato 1) acima também são conhecidas na técnica e são disponíveis comercialmente; por exemplo, Suprasec® 2020, ex Huntsman. As variantes modificadas com uretano do poli-isocianato 1) acima também são conhecidas na técnica, ver, por exemplo, o ICI Polyurethanes Book de G. Woods 1990, 2a edição, páginas 32-35.
O poli-isocianato 4) é também amplamente conhecido, e é disponível comercialmente. Estes poli-isocianatos, com freqüência, são chamados de MDI bruto ou MDI polimérico. Exemplos são Suprasec® 2185 e Suprasec® DNR ex Huntsman.
As misturas dos poli-isocianatos mencionados anteriormente também poderão ser utilizadas, ver, por exemplo, o ICI Polyurethanes Book by G. Woods 1990, 2a edição, páginas 32-35. Um exemplo de tal poliisocianato disponível comercialmente é o Suprasec® 2021 ex Huntsman Polyurethanes.
Além dos ingredientes acima utilizados para a fabricação de um material espumado de acordo com a invenção atual e a matriz A, outros ingredientes usados na técnica para a produção de tais materiais poderão ser utilizados, tais como:
1) Materiais reativos a isocianato tendo um peso molecular maior do que 500, escolhidos de polióis de poliéster, polióis de poliéter, polióis de poliéster poliéter, poliaminas de poliéster, poliaminas de poliéterpoliéster e poliaminas de poliéter. De preferência, estes materiais reativos a isocianato têm um peso molecular médio de mais de 500 - 10.000, e uma funcionalidade nominal média de 2 - 6. Tais materiais têm sido amplamente descritos na técnica e são disponíveis comercialmente. Quando tais materiais são utilizados, as quantidades necessitam ser limitadas para se assegurar que o teor de bloco duro da matriz A seja maior do que 50%.
2) Os materiais reativos a isocianato tendo um peso molecular no máximo de 500, quando usados na produção da matriz A, poderão ser escolhidos de extensores e reticuladores de cadeia utilizados comumente na fabricação de materiais espumados deste tipo, como em etileno glicol, polietileno glicol tendo um peso molecular médio no máximo de 500, 2-metil-
1,3-propanodiol, neopentilglicol, propanodiol, butanodiol, pentanodiol, hexanodiol, etileno diamina, dietanolamina, trietanolamina, tolueno diamina, propileno glicol, polipropileno glicol tendo um peso molecular médio no máximo de 500, glicerol, trimetilolpropano, sacarose e sorbitol e misturas dos mesmos.
3) Outros catalisadores, por exemplo, para aumentar a formação ou a trimerização de uretano, tensoativos, retardantes de chama, corantes, pigmentos, agentes antimicrobianos, cargas, agente de liberação de molde interno, agentes de estabilização de células, agentes de abertura de células, outros agentes de sopro, micro-esferas expansíveis e sílica defumada.
Na preparação dos materiais espumados, o material polimérico B poderá ser adicionado na mistura da reação independentemente ou após ter sido misturado previamente com um ou mais dos ingredientes utilizados para a produção da matriz A.
A reação dos poli-isocianatos com água é fortemente exotérmica e não requer aquecimento nem catalisadores, apesar de poderem ser fornecidos poli-isocianatos em uma temperatura ligeiramente aumentada (por exemplo até 50°C) para assegurar a liquidez, apesar do aquecimento poder ser fornecido e apesar de poder ser utilizado um catalisador, conforme descrito acima.
As reações para a preparação do material espumado, em geral, serão completadas entre 1 min e 2h, e de preferência, entre 1 min e lh.
A reação para a preparação do material espumado de acordo com a invenção atual poderá ser conduzida em um recipiente aberto, em um molde aberto ou fechado, como um processo de chapa plana, um processo de laminação, ou depois que os ingredientes foram aspergidos ou aplicados sobre um substrato.
O material espumado de acordo com a invenção atual é a assim chamada rede polimérica semi-interpenetrante, onde o material polimérico B penetra em uma escala molecular a rede polimérica que é a matriz A (ver IUPAC Compendium of Chemical Terminology, 2a Edição, 1997 ).
O material espumado podería ser amplamente utilizado, por exemplo, em absorção acústica em veículos e prédios e em revestimentos têxteis como materiais de isolamento térmico e anti-vibratório.
A densidade do material espumado de acordo com a invenção atual, de preferência, é 5 - 50 kg/m3, e mais de preferência, 8-25 kg/m3.
Um material espumado que é especialmente considerado de acordo com a invenção atual é um material espumado compreendendo uma matriz A, que foi produzido pela reação de um difenilmetano diisocianato, que é compreendendo homólogos constituídos por três ou mais grupos isocianato, e água, na presença de um catalisador, a catálise da reação entre o poli-isocianato e a água, e o material polimérico B, sem a utilização de qualquer outro ingrediente.
A invenção é ilustrada com os seguintes exemplos.
Foram utilizados os seguintes ingredientes:
Jeffamine M2070, um polímero linear tendo um peso molecular médio em tomo de 2000 e contendo em uma extremidade um grupo metila e na outra, um grupo de amina primária e oxietileno e grupos de oxietileno no meio, com um teor de oxietileno de 76% em peso, calculado em relação ao peso do polímero.
Jeffamine Ml 000, como M2070, mas com 86% em peso de grupos oxietileno e um peso molecular médio em tomo de 1000.
Jeffamine M600, como M2070, mas com 10% em peso de grupos oxietileno e um peso molecular médio em tomo de 600.
Supresec 1306 e 2185: conforme descrito anteriormente.
Jeffamine M2005, como M2070, mas com 8% em peso de grupos oxietileno.
AB/25-8 é um material polimérico B e é um polialquileno glicol alil butil éter tendo um peso molecular em tomo de 1800 e um teor de oxietileno em tomo de 75% por peso; obtenível como Polyglycol AB/25-8 ex Clariant.
AB/1500 é um polipropileno glicol AB1500 ex Clariant; um polipropileno glicol alquil butil éter tendo um peso molecular em tomo de 1500.
Tegostab B8418: um tensoativo da Degussa.
Jeffcat ZF22: um catalisador de sopro ex Huntsman; Jeffcat é uma marca da Huntsman Corporation ou de uma afiliada da mesma, que foi registrada em um ou mais, mas não em todos os países.
Exemplo 1
Os materiais poliméricos B 1-4 foram feitos como se segue. O ingrediente monofuncional foi colocado em um recipiente de frasco de 5 litros equipado com um agitador, termopar e purga de nitrogênio. O poli-isocianato foi adicionado lentamente com agitação (o Suprasec 1306 foi aquecido previamente a 50°C). Não foi aplicado nenhum aquecimento extra.
A tabela 1 que se segue apresenta os poli-isocianatos, ingredientes monofuncionais, o índice usado e a viscosidade, em cPs a 25°C medido com um viscosímetro Brookfield CAP 2000+ com um fuso CAP de número 1, dos materiais poliméricos B obtidos.
Tabela 1
Material polimérico B Poli-isocianato Ingrediente monofuncional índice Viscosidade
1 S1306 M2070 100 3200
2 S1306 M600 100 11050
3 S1306 M2070/M1000 (80/20, w/w) 100 Líquido a 40 °C
4 S1306 M2005 100 4300
A análise por infravermelho não mostrou nenhum grupo NCO livre nestes materiais poliméricos B e a presença de grupos uréia.
Os materiais espumados foram produzidos misturando-se os ingredientes detalhados na tabela 1, durante 30 segundos, a 2500 rotações por minuto, com um misturador, derramando-se a mistura assim obtida em um balde de 10 litros e deixando-se que a mesma cresça. Depois de um dia, as espumas foram cortadas em blocos de 10 x 10 x 5 cm e as propriedades físicas indicadas na tabela 1 foram medidas. A tabela 1 também contém o tipo de ingredientes usados e as quantidades, em partes por peso.
O poli-isocianato 1 é uma mistura de Suprasec 2185 e MDI contendo cerca de 20% em peso de 2,4'-MDI e cerca de 80% em peso de 4,4'MDI, a relação em peso entre Suprasec 2185 e MDI sendo de 77:23.
O poli-isocianato 2 é o Suprasec 2528 ex Huntsman. O Suprasec 2528 é um prepolímero com base em MDI de MDI polimérico tendo um valor NCO em tomo de 25,2% e contendo cerca de 21% em peso de poliol reagido tendo um peso molecular maior do que 1000.
* □s 1/57 1 • 75 1 0,2 0,3 54 o o material em pó
oo 1/57 ! 1 75 MD 0,2 0,3 54 1 o o 1—H 00 r“H oo semi-dura
* r- 1/57 1 1 75 MD r—H o 0,3 25 100 material em pó
50 2/1OQ 80 1 1 0,2 0,2 36 85 - viscoelástica
5* 1/40 50 1 O; C4 0,2 0,2 o o 100 (N 22 dura
* 1/40 80 oT 0,2 0,2 o o o o V“d · t—H CO 24 dura
cn 1/57 50 • UD 0,2 0,2 25 ' o o t 4 o. 50 semi-dura
C4 1/57 75 20 0,2 V—4 O 05 O o r-H OO semi-dura
r- 1/57 75 1 1 in 0,2 o 25 100 05 o semi-dura
Experiência Tipo/quantidade de poli-isocianato Material polimérico BI C4 CO -Σί AB/25-8 AB 1500 Água Jeffcat ZF 22 Tegostab B 8418 índice Teor de bloco duro da matriz A, % Densidade, kg/m3, ISO 845 Deflexão da carga de compressão, kPa, ISO 3386-1, a 40%l) Tipo de espuma obtida
* comparativos
1) medido durante o primeiro ciclo de compressão
Quando as experiências 1 e 2 foram repetidas sem o material polimérico B, foi obtido um material em pó.
As experiências 4 e 5 são comparativas. As espumas se esfarelaram quando foram comprimidas. Quando estas experiências foram 5 repetidas com mais água (índice 36) a espuma se colapsou.
A experiência 6 está de acordo com a invenção atual, mas ela é uma espuma menos preferida, porque ela é muito macia (CLD a 40% somente lkPa).
As experiências 7 e 9 também são comparativas, mostrando o 10 uso de material polimérico do tipo B de materiais, mas tendo um teor menor de grupos oxietileno.
Exemplo 2
Foi repetida a experiência 1 do exemplo 1, sem se utilizar o Tegostab B 8418. Foi obtida uma espuma bonita, tendo uma densidade (ISO 15 845) em tomo de 20 kg/m3.

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Material espumado tendo uma densidade de menos de 100 kg/m3 e, caracterizado pelo fato de compreender:
    - um material de matriz compreendendo uma pluralidade de grupos uréia e tendo um teor de bloco duro maior do que 50% (daqui por diante chamado de matriz A); e
    - um material polimérico, o qual 1) não tem nenhum grupo que seja capaz de formar um uretano, um grupo uréia ou isocianurato com um grupo isocianato, 2) é interpenetrante na referida matriz A, e 3) é um polímero tendo um peso molecular médio maior do que 500, cujo polímero é compreendendo cerca de 50% em peso de grupos oxietileno com base no peso deste polímero (daqui por diante chamado de material polimérico B); e onde a quantidade relativa de todos os ingredientes usados para a produção da referida matriz A e do referido material polimérico B, com base no peso, varia de 10:90 a 70:30.
  2. 2. Material espumado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do teor de bloco duro na matriz A ser pelo menos 75%.
  3. 3. Material espumado de acordo com as reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato do teor de bloco duro na matriz A ser pelo menos de 90%.
  4. 4. Material espumado de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato do material polimérico B ser o produto da reação entre um poli-isocianato aromático e um polímero tendo um peso molecular médio de 800-3000.
  5. 5. Material espumado de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato da densidade ser 5-50 kg/m3.
  6. 6. Material espumado de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato da matriz A ser o produto da reação de um difenilmetano diisocianato, contendo um homólogo compreendendo três ou mais grupos isocianato, e água.
  7. 7. Material espumado de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de a quantidade relativa de todos os ingredientes usados para a produção da matriz A e do material polimérico B, com base no peso, variar de 20:80 a 60:40.
  8. 8. Processo para preparar um material espumado como definida nas reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato desse processo ser constituído pela reação dos ingredientes para a produção da matriz A na presença de um material polimérico B, onde a quantidade relativa dos ingredientes para a produção da matriz A e do material polimérico B, com base no peso, varia de 10:90 a 70:30.
  9. 9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato do material polimérico B ser o produto da reação entre um poliisocianato aromático e um polímero tendo um peso molecular médio de 800 3000, e onde a matriz A é feita pela reação entre um difenil metano diisocianato, que é compreendendo um homólogo composto por três ou mais grupos isocianato, e água.
  10. 10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a matriz A ser feita pela reação dos ingredientes para a produção da matriz A na presença de um catalisador, a catálise da reação entre o poliisocianato e a água, e o material polimérico B, sem a utilização de qualquer outro ingrediente.
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